CN101447847A - 多节点简便同步系统的时基确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种多节点简便同步系统的时基确定方法及系统，它涉及接于同一电网线上，并共用一个电源开关的多节点同步控制系统的时间基准确定方法，及采用该方法的LED动彩灯及通用同步测量控制仪。它是采用电网周波特征值作为同步信号，并对该同步信号进行连续捕获、计数，用计数值表征系统应用程序运行时间基准，同时还权衡控制系统对计时误差的要求，同时采用例如晶振或阻容振荡等时基电路的常规计时方法，作为表征时间的另一个时间基准。本发明设计的LED动彩灯组由多个独立的LED动彩灯组成，它的用法与普通照明用节能灯相似。但它是根据灯饰效果或灯具中灯座数量成组使用。该LED动彩灯组可以单独作为彩灯或广告图字灯使用，也可以作为普通灯具的易损配件装于普通灯具中。

Description

多节点简便同步系统的时基确定方法及系统

(一)技术领域：

本发明涉及一种时间基准的确定方法，和采用该方法的测控系统。特别涉及一种接于同一电网线上，并共用一个电源开关的简便的多节点同步控制系统的确定时间基准的方法，及采用该方法的LED多灯动态彩色灯饰系统(以下简称LED动彩灯)及采用该方法的通用同步测量控制仪。

(二)背景技术：

现有的同步控制系统均只用一个用晶振或阻容或IC振荡器等时基电路产生时间基准信号，如果控制系统是一个多节点同步系统，就需要由主控制器产生同步信号，这对于一些简单的系统，上述同步方法就失去市场使用价值，这种情况常见于一些产品中。

例如彩灯多个使用时，每个彩灯泡均需依照总体的灯饰效果的安排来点亮，就需要使用多根控制线，并用一只控制器直接发送点灯指令，但是这需要布线，如果用于已经装修的室内，就很不方便。现有市场上的LED装饰灯球泡、灯杯等，每个球泡、灯杯内都有一个控制器，在多个使用时，每个球泡或灯杯都是单色的，或表现为千篇一律的七彩灯，如果希望有多样的多灯动态装饰效果，就要另装控制器和布线，因此市场上还没有一种作为普通灯具易损配件装于灯具中的装饰灯泡，所以所设计的球泡外形尺寸大且为乳白色，不能像照明节能灯一样可随意装于普通灯具上。而且，相同灯饰花样的LED装饰灯多个使用时，往往必须使用运行稳定性较高的IC，来保证各个灯之间动作一致，这样不但造价高，而且每次灯饰花样循环运行时间很有限，否则由于技术本身不可避免的误差，以及芯片的误差，经一定运行时间的走时累积误差就会超出允许的同步误差范围，因此只能运行简单几个花样，如果一个花样运行数十秒，则可运行的花样将更少。而本专利技术运行时间不限可长时间保持同步。

(三)发明内容：

接于同一市电电网线上的相关用电器或测控单元，当各个测控单元对同一被控对象或被测对象，在各设定时间点上同时对各个测量点进行测量控制，这时如果各测量装置之间不便连接，而是各自完全独立的，就需要同步信号因为测量装置的走时累积误差是很大的。例如单片机系统24小时走时误差±30秒不算大，但这大大超出同步误差允许范围。

如果将LED装饰彩灯泡，作为普通灯具的易损配件装于普通灯具中，显然它们不可能再另装控制器，也不可能改动灯具结构和安装电路，这就需要解决时间基准和同步信号如何产生的问题。

本发明主要用于具有多个节点简便同步控制系统或测量系统，该系统各个节点是一个内嵌控制器的执行器，也可以仅是测量装置，每个控制器都含有计算机程序，各个节点均接于同一市电电网线上，并共用同一个市电电源开关，它们之间是各自独立的没有有线或无线网络联系及电连接线，本发明主要解决同步信号产生和时间基准的确定方法。

本发明公开一种没有累积同步误差，采用电网周波上的特征值作为同步信号，并对该同步信号进行连续地检测、捕获、计数，用计数值表征系统应用程序运行时间基准，同时还权衡控制系统对计时误差的要求，当误差要求较小时，则同时采用例如晶振或阻容振荡等时基电路的常规计时方法，作为表征时间的另一个时间基准。该系统中各个节点控制器，将运行程序的一次循环中的一个个功能程序，分成功能和完成功能的各个动作步。每次循环用同步信号计数值作为完成其中各个功能程序的运行时间基准，各个功能程序则用时钟计时值作为完成其中各动作步运行时间基准。当它对计时误差要求不高时，也可用同步信号计数值作为动作步运行时间基准。同步信号是利用电网周波信号上的特征点例如可以采用周波过零点作为同步信号。系统开机后各节点各自连续地进行同步信号检测判定和不漏的计数，一般只在同步信号附近启动检测，当采用周波过零信号作为同步信号时，则可以只在周波过零点附近检测，以排除其它时间的干扰信号。同步信号检测计数由一帧帧同步信号检测计数数据组成，一帧检测数据由上一个同步信号结束为开始，到捕获到下一个由检测确定的同步信号的结束为一帧，之间如果没有干扰则只包含一个同步信号计数值，如果有干扰则包含多个同步信号计数值，其中未捕获到的同步信号是按一个周波标准时间及误差计算判定的，直到捕获到连续几个同步信号，其每个周波同步信号测量时间都在电网标准误差范围内时，则将其最后一个周波同步信号作为该帧结束信号。每个真实的同步信号，或由计算判定的同步信号，都计入同步信号计数器中。如果由计算判定的同步信号超差，无法确认，则将该帧数据送出错处理程序。一个功能程序开始功能程序计时单元从零开始计时，用于确定各动作步的时间基准。用于判定周波真伪也有一个计时单元。采取周波同步信号和周波标准时间结合，并考虑允许误差，判定同步信号真伪，并作误差纠正处理。每一个用时钟计时值作时间基准的功能程序结束，都有同步等待时间用于消除各节点计时时间和同步信号计数值之间时间误差。一个功能程序可权衡其对计时误差的不同要求，可以采取用同步信号计数值或计时时间值，作为表征应用程序的时间基准信号或两者结合之。当对计时精度要求较高时，还可以把多个功能程序组合一起当作一个功能程序组合来处理，这时可用常规计时值作为该功能程序组合的时间基准，一个功能程序或一个功能程序组合总计时时间的累计计时误差不应超过对节点之间同步误差的要求。

各个节点完全按照系统总体要求的各自不同程序运行，既保证计时精度又保证同步要求。在各个特定的时间点上是依靠电网同步信号计数值+功能程序内计时时间值获得同步，或简便时只有周波同步信号计数值获得同步，因此系统可以长时间运行而保持同步。由于各节点之间没有电连接线无需另装控制器无需另外布线，几乎不增加硬件成本，且使用极其方便，因此是一经济实用的应用技术方案。

本发明可以用于室内外LED动彩灯或广告字灯或图案灯，及某些测控装置

(四)附图说明：

图1是LED动彩灯组电路结构的方框图。

图2是本发明一个功能程序流程图。

图3是本发明同步信号中断程序流程图。

(五)具体实施方式：

实施例1：LED动彩灯组

本发明设计的LED动彩灯组由多个独立的LED动彩灯组成，它们均接于同一市电电网进线上，并共用一个市电电源开关。它的用法与普通照明用节能灯相似。但它是根据灯饰效果或灯具中灯座数量成组使用。该LED动彩灯组可以单独作为彩灯或广告图字灯使用，也可以作为普通灯具的易损配件装于普通灯具中。每个LED动彩灯中的程序均不同，它依照总体的灯饰效果的安排编写，它是由发光二极管的开关时序、设定功率时序来实现灯饰效果的，其设定功率大小是由单片机产生不同占空比的脉宽调制信号驱动的。LED动彩灯组中LED动彩灯的数量是根据设定的灯饰效果、灯具中灯座数量来确定。可以轻易地装卸于普通灯具上，无需改动灯具结构和布线，用户还可以根据喜好的灯饰效果、灯具中灯座数量，选用相应的LED动彩灯组。每个动彩灯都装有拨码开关或者都有表明安装位置顺序的标志，标志是用数字或符号或字母或颜色或图形来表示。各动彩灯均采用同步信号计数值作系统应用程序运行时间基准，可实现各动彩灯之间始终保持动作同步而没有同步性累积误差。

LED动彩灯组由多个LED动彩灯组成，图1中LED动彩灯<8>是其中一个，其余LED动彩灯电路结构与之相同，它们均接于同一市电电网进线上，并共用一个市电电源开关<1>。图1中每个LED动彩灯<8>均由电源<2>、周波采集输入<3>、计数与控制<4>、驱动与分配<5>、识别标记<6>和灯电路<7>构成。其中识别标记<6>可采用拨码开关或在灯头上印有安装位置顺序标识符取代。其中电源<2>包含整流和电压转换电路，它将市电转换为其余电路的工作电源。灯电路<7>是多个LED灯的连接电路；周波采集输入<3>是连续采集电网周波同步信号的通道，它可以仅接有一只电阻，它将电网周波同步信号转换为计数与控制<4>可处理的信号，并与之一起对电网周波同步信号进行识别判定和计数。驱动与分配<5>是LED灯的工作电源它可以是简单电容降压电源或恒流、恒压源。计数与控制<4>是采用单片机(微处理器)或如可编程逻辑芯片等编程芯片的主控制器

图3是用于电网周波同步信号计数和电网周波同步信号真伪判定的程序流程图，它采用外部周波过零中断301中处理之，每次中断周波计时单元302清零，该计时单元用于测量周波时间。当判定同步信号为假则311标志置位，同步信号连续为真的次数计数器312清零，这时313再判定是否是首次标志置位，如果是则用于计算同步信号为假时的314累计计时单元清零并开始计时后返回，如果不是首次标志置位则直接返回。如果303判定同步信号为真，这时304须查标志位如果置位，则说明本次中断是在含有不确定同步信号的一帧同步信号检测信号之中，这时305为真的次数计数器加一并查该计数器是否到了设定值，如果没到则返回，否则306清标志位，并且307累计计算同步信号数，308判定计算结果正确否，如果正确则308清累计计时单元。该单元用于不确定周波的计时然后返回。如果不正确则转出错处理310，如果304查标志位如果未置位，则同步信号累计计数器315计数后返回。

图2是用于一次循环中某个功能程序的程序流程图如果230该功能程序要求计时，则先清功能程序计时单元然后就可用该计时单元作时间基准，当所有步都处理完后则250查该功能程序运行时间是否到了计数设定值如果已到则进入下一功能程序流程，否则等待。如果230功能程序不计时，则作功能程序处理后直接进入250查是否到了周波数设定值。

实施例2：一种通用同步控制仪

控制系统的被控对象安装有多个智能控制单元，各控制单元均接于同一市电电网线上并共用一个市电电源开关。控制系统的控制功能由这些控制单元实现。在各设定时间点上同步地对各个测量点进行测量，测量数据经各控制单元采集后根据预先给定的控制方案，输出不同的给定值(或阀位)，这些不同的输出控制量，可以是由系统控制所确定的，例如姿态控制校正等，也可以是人为分配控制量，例如一个液体池各供给管道由工程各投资人投资额确定输入控制量。本通用同步控制仪也可以仅用于测量，在各设定时间点上同步地对各个测量点进行测量并对测量值存储拷贝，便于日后比较研究等。

系统采用电网周波上的特征值作为同步信号，并对该同步信号进行连续地检测、捕获、计数，用计数值作为完成其中各个功能程序的运行时间基准，各个功能程序则用晶振时基电路的时钟计时值作为完成其中各动作步运行时间基准。各控制单元外壳都装有拨码开关或者都有表明安装位置顺序的标志，标志是用数字或符号或字母或颜色或图形来表示。

Claims (10)

1：一种多节点简便同步系统确定时间基准的方法，该系统具有多个节点控制器，各个节点控制器均接于同一电网线上，并共用同一个电源开关，其特征是采用对电网周波上的特征值作为同步信号，并对该同步信号进行连续地检测、捕获、计数，用计数值表征系统应用程序时间基准，用于保持各节点控制器动作同步。

2：根据权利要求1所述多节点简便同步系统确定时基的方法，其特征在于用同步信号计数值表征应用程序时间基准的同时，如果控制系统对计时误差要求较小，则可同时采用例如晶振或阻容、IC振荡等时基电路的常规计时方法，作为表征时间的另一个时间基准。

3：根据权利要求2所述的用同步信号计数值表征时间基准，同时采用常规计时方法作为表征时间的另一个时间基准，其特征在于所述每次计时结束都有同步等待时间，用于消除各节点控制器同步信号的计数值和常规计时之间的时间误差，并且每次常规计时总时间误差不应超出该系统对同步时间误差的要求。

4：根据权利要求1所述的多节点简便同步系统确定时间基准的方法，其特征在于所述电网周波上的特征值的同步信号，是采用电网周波的过零信号作为同步信号计数。

5：根据权利要求1所述的多节点简便同步系统确定时间基准的方法，其特征在于每个节点控制装置都有表明安装位置的标志。

6：根据权利要求5所述的多节点简便同步系统确定时间基准的方法，其特征在于所述的安装位置的标志，它可以是符号、数字、文字或图形，也可以是一种例如拨码开关等选择装置，这些标志在每个节点都不尽相同。

7：根据权利要求1所述的多节点简便同步系统确定时间基准的方法，其特征在于所述对电网周波的特征值同步信号连续计数，每次同步信号检测由上一个捕获到同步信号结束为开始，到捕获到下一个由检测判定的同步信号的结束，之间如果没有干扰则只包含一个计数值，如果有干扰则包含多个计数值，其中未捕获到的同步信号，是按一个周波的标准时间和允许误差用计算方法确定计数值。

8：一种多节点简便同步系统，该系统具有多个节点控制器，各节点控制器均接于同一电网线上，共用同一个电源开关，其特征在于每个节点控制器包括：

周波采集输入模块，用于计数与控制模块连续采集电网周波同步信号的通道，它可以仅接有一只电阻，它将电网周波同步信号转换为计数与控制模块可处理的信号，并与计数与控制模块一起对电网周波的特征值同步信号进行识别判定和计数，并用计数值表征控制系统时间基准，当其对计时误差的要求较小时，还可同时采用晶振或阻容、IC振荡等常规计时方法作为表征时间的另一个时间基准，

计数与控制模块，采用单片机(微处理器)或如可编程逻辑器件等编程芯片的主控制器，用于对电网周波的特征值同步信号进行识别、判定和计数，

识别标记，用于识别节点控制器安装位置。

9：根据权利要求8所述的多节点简便同步系统，用于LED多灯动态彩色灯泡的灯饰系统中，其特征是所述识别标记，是在每个灯头外壳上都有表明安装位置顺序的标志，标志是用数字或符号或字母或颜色或图形来表示；或用装有拨码开关上的数字或符号或字母或颜色或图形来表示。

10：根据权利要求8所述的多节点控制系统用于通用同步控制仪或测量仪，其特征是所述识别标记，是在每个通用同步控制仪外壳，都有所述表明安装位置顺序的识别标记，标志是用数字或符号或字母或颜色或图形来表示，标志也可以是拨码开关表明安装位置顺序。

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